J. Phys.. V

r>. Wiedem. Ann. Ill (1878), et J. Phys., VU. p. 320. 4. J. Phys.. YIII, 5 (1878).

Pouvoir Coefficient rotatoire moyen

del"" à partir

de quartz. de zéro.

448 *. 25 4<Vi 0,000186

M. Joubert a fait la remarque, intéi^ssante à noter, que tous les échantillons de quartz sont identiques entre eux au point de vue du pouvoir rotatoire et reprennent exactement, après refroidissement, leur pouvoir primitif, même après avoir été portés aux températures les plus élevées.

Les variations que produit la chaleur dans le pouvoir rotatoire du quartz doivent sans doute être attribuées aux variations que produit la chaleur dans les propriétés biréfringentes des lames élémentaires biaxes à la superposition desquelles nous attribuons les propriétés spéciales des cristaux de quartz. Nous verrons en effet plus tard que la chaleur agit sur les constantes optiques de tous les cristaux.

Relation ém pouvoir rotatoire avee l'hénlédrle noa SBi^rpo-

■aMe. — Les cristaux de quartz possèdent un mode d*hémiédrie non supcrposable, qui permet d'assigner aux cristaux une droite et une gauche, et de distinguer des cristaux droits et des cristaux gauches. Un semblable mode dliémiédrie doit d'ailleurs caractériser nécessairement la symétrie de Tédifice moléculaire d'un cristal manifestant la polarisation rotatoire, puisque le sens de la rotation assigne au cristal une droite et une gauche. Il est évident que si la structure intérieure du cristal était telle qu'une semblable distinction fût impossible, il n*y aurait aucune raison pour que le cristal fît tourner la vibration dans un sens plutôt que dans un autre, et la rotation de cette vibration apparaîtrait comme un effet sans cause.

On a constaté que les cristaux qui portent des faces plagiédres directes droites (tome I, page 142) et qu'on appelle droits au point de vue cristallographiquc, sont dextrogyres au point de vue de la polarisation rotatoii^ ; et qu'inversement les cristaux gauches au point de vue cristallograpliiquo sont lévogyres au point de vue de la polarisation rolatoire.

Toutefois cette règle est soumise à des exceptions dont nous parlerons plus tard.

Explleftilon do pouvoir rotatolro du quarts. — Les propriétés

optiques du quartz s'expliquent, de la manière la plus complète, en supposant que les cristaux de cette substance sont formés à la manière des piles de lames cristallines que nous avons étudiées dans le chapitre précèdent. II s^agit de concevoir comment la structure d*un cristal peut présenter une analogie étroite avec une pile de lames cristallines.

On peut d*abord se représenter les cristaux de quartz comme formés par des molécules ayant la symétrie rhombique, mais susceptibles de s'assembler en un réseau dont le plan réticulaire perpendiculaire à Taxe vertical a pour maille un rhombe de 120^. Un semblable réseau a une symétrie hexagonale.

Si rédifice moléculaire se construisait avec la régularité théorique, il serait constitué de telle sorte que, le système réticulaire ayant la symétrie hexagonale, et la molécule ayant seulement la symétrie rhombique, Tédifice moléculaire aurait seulement la symétrie rhombique.

Mais considérons les rangées parallèles à Taxe vertical qui est un axe sénaire du réseau et seulement un axe binaire de la molécule. Autour de cet axe, la molécule peut prendre, par une rotation de 120<^, trois positions distinctes qui restituent le réseau. Nous pouvons donc supposer que les molécules se superposent de manière que Tune d'elles soit, par rapport à la molécule immédiatement inférieure, tournée de 420<^ et toujours dans le même sens. Les molécules cesseront d*étre toutes semblablement orientées ; le cristal cessera d*étre homogène, au sens que nous avons attaché à ce mot dans la théorie générale du tome 1, mais le réseau n*aura subi aucune modification.

Il est clair qu'un cristal ainsi cons-titué jouera exactement, au point de vue optique, le rôle d'une pile composée de paquets ternaires, ou, si Ton ne suppose pas que toutes les molécules situées dans le mente plaa horizontal ont la même orientation, d'une série de piles parallèles entre elles et constituées de la même façon, ce qu revient nu môme.

Nous verrons plus tard que cette structure singulière se retrouve, a un degré plus ou moins parfait, dans un nombre très considérable de substances cristallisées. Toutes ces substances sont caractérisées par ce fait que la symétrie de la molécule appartient à un système cristallin moins symétrique que celui auquel appartient la symétrie du réseau.

Ce sont les substances auxquelles j'ai proposé de donner le nom de pseudo-symétriques.

11 faut d'ailleurs remarquer que la symélrie que j'ai attribuée à la molécule, pour la simplicité de l'exposition et pour que l'analogie avec les piles de Reusch fût plus complète, n'est nullement nécessaire. Elle doit môme être écartée, car ai la molécule avait un axe binaire vertical, la construction que nous avons imaginée donnant en outre au cristal une symétrie ternaire autour de cet axe, la symétrie défînitive de cet axe serait sénaire, et le degré de l'axe du quartz est seulement ter* naire.

Hais on peut admettre que la molécule a une symétrie seulement binaire, l'axe binaire étant perpendiculaire à l'axe vertical. L'arrangement des molécules ayant lieu de la façon que nous avons indiquée, Taxe vertical deviendra ternaire, et le cristal acquerra en outre trois axes binaires dans un plan horizontal. D'aillcui*s il n'y aura pas de contre, puisqu'une molécule est entourée de part et d'autre, sur la même rangée verticale, par des molécules dont l'orientation n*est pas la même. Le cristal aura donc l'hémiédrie ternaire holoaxe, et c'est un mode de symétrie qui peut appartenir aux cristaux de quartz.

(■roapenents de portions dextrof^reo et lévof^reo daas

mèine cristal. — Les molécules élémentaires du quartz n'ayant aucune propriété qui les distingue les unes des autres, sont susceptibles de s'empiler, soit dans le sens dextrogyre, soit dans le sens lévogyre, et il faut chercher dans les circonstances extérieures et accidentelles qui président à la cristallisation les raisons du choix arbitraire que fait la molécule entre ces deux sens de superposition. Aussi trouve-t-oi;i dans tous les gisements un nombre à peu près égal de cristaux droits et de cristaux gauches.

Mais il y a plus, et le réseau des cristaux droits étant le même que celui des cristaux gauches; ces deux réseaux pourront s'assembler entre eux pour former un même cristal. Un tel assemblage ne se manifeste plus à la surface que par quelques lignes de suture qui interrompent les stries marquées sur les faces cristallines, et marquent la séparation des parties droites d'avec les parties gauches. Lorsque la parlie supérieure d'un cristal est formé à la fois de parties gauches et de parties droites, les sommets des unes portent des faces plagiédres gauches ; celles des autres, des faces plagiédres droites. La symétrie théorique du pointement peut donc être gravement altérée. En réalité, il est très

rare de rencontrer des cristaux qui présentent la régularité des figures en quelque sorte idéales qui sont représentées tome I, page . On peut dire, avec M. Des Cloizeaux*, « qu'un cristal de quartz homogéno dans toute sa masse est une des plus grandes raretés minéralogiques connues ».

Si Texamen de Tenveloppe extérieure de quartz révèle quelquefois, mais imparfaitement, Tenchevêtrement si complexe des cristaux, Texamen optique de lames taillées normalement à Taxe, dévoile au contraire avec une grande fidélité toutes les particularités de la structure interne.

La plupart des cristaux montrent, dans les lames perpendiculaires a Taxe, des juxtapositions de plages inverses. Il arrive en général que cette juxtaposition se fait suivant des surfaces planes parallèles à des |)lan8 réticulairos cristallographiquement déterminés. Lorsque ces plans sont inclinés sur la surface de la lame, on voit se superposer deux plages inverses le long d'une bande dont la largeur dépend de l'inclinaison du plan de séparation. La ligne longitudinale qui divise la bande en deux parties égales correspond à la superposition des deux plages inverses d'égale épaisseur, et cette ligne paraît noire entre deux niçois croisés. A partir de cette ligne médiane, l'épaisseur de la plage dextrogyre va en croissant d'un côté et en décroissant de l'autre ; on voit donc la teinte varier de part et d'autre et passer graduellement à celles qui caractérisent les plages homogènes, dextrogyre ou lévogyre, qui entourent la bande.

(■roopements des erlstaav ée quartz aniéthysto. — Il y a des

cristaux remarquables dans lesquels l'enchevêtrement des parties dextrogyres et lévogyres, au lieu de se faire sans ordre, est au contraire assujetti à une régularité très curieuse. De ce nombi*e sont particulièrement les cristaux de quartz colorés en violet et auxquels on donne le nom d'améthystes. L'une des dispositions les plus remarquables de ces améthystes, et qui peut servir de type à toutes les autres, est celle qui est représentée d'une façon théorique par le diagramme, figure 109.

Une lamedécoupéenormalementà l'axe la montre partagée par troisban-

destrès-mincesdivergeantducentreetnormalesauxarôtese*e*, en 3 par-

1. Mémoire sur la cristallisation du quartz. Hémoires des savants étrangers, t. XV,

Md DEUXIÈME PARTIE. - CRISTALLÛGRiPHIE PHYSIQUE.

lies très distinctes. Ces bahdes centrales s'étalent en quelque sorte avant

d'arrivor bu bord de la lame pour se terminer par des triangles ëqui-

lalérauK dont les eûtes sont parallèles aux trois ar61es eV.Ces bandes et les triangles auxquels elles aboutissent ne sont point colorés par la ,^ matière violette qui pénètre le reste du cris-

tal. Les bandes sont homogènes et dextrog\rei par exemple. Les triangles qui les tei^ minent sont partagés en deux parties égales par une ligne médiane qui se trouve dans rallongement du milieu de la bande. Les deux moitiés d'un Iriangle sont de sens inverse, et si l'on passe d'un triangle à un autre dans un ordre déterminé, on rencontre

Fig. 109. , , ..,,-.

alternativement une moitié de triangle dextrogyre, puis une moitié lévogyre, et ainsi de suite. Quant au reste de la lame dans lequel la matière colorante violette est comme concentrée, il est divisé par tes (rois bandes et les trois triangles en trois sections correspondant aux arêtes e'p. Chaque secteur est traversé par deux séries de plans inclinés sur les faces de la lame, et qui paraissent parallèles à deux des faces de l'isoscéloédre ■=(4t3). [V. tome I, p. 143). Ces plans qui viennent se rencontrer suivant la ligne médiane du secteur sont visibles à l'œil lorsqu'on fait jouer le cristal h la lumière. Sous le microscope polarisant, on constate qu'ils séparent deux portions du cristal ayant des rotations inverses. Il résulte de l'inclinaison des plans de séparation que les plages inverses se superposent en biseau suivant une normale à la lame, et on voit se dessiner entre deux niçois croisés une série de bandes noires correspondant aux parties de la lame où les parties dexlrogyres et lévogyres superposi^-es sont d'êpaissPur égale.

De semblables lames, lorsqu'elles s'approchent de la régularité théorique (qu'elles n'atteignent jamais complètement), montrent, lorsqu'on les observe entre un polaHseur et un analyseur mobile, un des plus curieux phénomènes optiques.

Quarts cBieé<«iBc. — On peut s'étonuer que les cristaux de quartz ne puissent se former que par une succession de molécules présentant des orientations régulièrement alternées. On ne connaît pas en effet de cristaux de quarix dans lesquels les molécules auraient une orientation

parallèle et qui seraient alors nettement biaxes et probablement clinorhombiques. Mais on connaît une variété de quartz, dite calcédoine, qui ne se présente qu*à Tétat d*agrégats cristallins, et qui se montre, sous le microscope, formée de grains à contours irréguliers, dépolarisant très inégalement la lumière et ne s'éteignant complètement dans aucun azimut. On peut conjecturer que la calcédoine est du quartz, dans lequel les circonstances de la cristallisation n^ont pas permis aux molécules de se superposer suivant la loi d'orientation alternée qui parait nécessaire à la construction et à la stabilité de TédiOce moléculaire cristallin.